Sesi 5 Cement
Transcript of Sesi 5 Cement
3/17/2016
1
TKS 4406 Material Technology I
Semen
(CEMENT)
Dr.Eng. Achfas Zacoeb, ST., MT.
Department of Civil Engineering
Faculty of Engineering
University of Brawijaya
Pendahuluan
Semen merupakan bahan bangunan yang dapat digunakan sebagai bahan perekat, pelapis, pembuat beton dan lain-lain.
Sebelum mencapai bentuk seperti sekarang, perekat dan penguat bangunan ini awalnya merupakan hasil percampuran batu kapur dan abu vulkanis.
Pertama kali ditemukan di zaman kerajaan Romawi, tepatnya di Pozzuoli, dekat teluk Napoli, Italia. Bubuk itu lantas dinamai pozzuolana.
3/17/2016
2
Pendahuluan (lanjut)
Kata semen sendiri berasal dari caementum (bahasa Latin), yang artinya "memotong menjadi bagian-bagian kecil tak beraturan".
Pada abad ke-18, John Smeaton (Insinyur asal Inggris) membuat adonan dengan memanfaatkan campuran batu kapur dan tanah liat saat membangun menara suar Eddystone di lepas pantai Cornwall, Inggris.
Pada tahun 1824, Joseph Aspdin, juga insinyur berkebangsaan Inggris, mengurus hak paten ramuan yang kemudian dia sebut semen portland.
Pendahuluan (lanjut)
Dinamakan semen Portland karena warna hasil akhir olahannya mirip tanah liat yang ada di pulau Portland, Inggris (hasil rekayasa Aspdin inilah yang sekarang banyak dijual di toko-toko bangunan).
Bahan bersifat semen (cementitious material) mulai banyak digunakan, seperti pozzolan, piropilit dan sebagainya.
3/17/2016
3
Bahan Baku
Batu Kapur
Tanah Liat
Pasir Besi dan Silikat
Gipsum
Batu kapur
Batu kapur merupakan Komponen yang
banyak mengandung CaCO3 dengan sedikit
tanah liat, Magnesium Karbonat, Alumina
Silikat dan senyawa oksida lainnya.
Senyawa besi dan organik menyebabkan
batu kapur berwarna abu-abu hingga kuning
3/17/2016
4
Tanah Liat
Komponen utama pembentuk tanah liat adalah senyawa Alumina Silikat Hidrat
Klasifikasi senyawa alumina silikat berdasarkan kelompok mineral yang dikandungnya : Kelompok Montmorilonite, meliputi :
monmorilosite, beidelite, saponite dan nitronite
Kelompok Kaolin, meliputi : kaolinite, dicnite, nacrite dan halaysite
Kelompok tanah liat beralkali, meliputi : tanah liat mika (ilite)
Pasir Besi dan Silikat
Bahan ini merupakan bahan koreksi pada
campuran bahan baku (Raw Mix)
Digunakan sebagai pelengkap komponen
kimia esensial yang diperlukan untuk
pembuatan semen
Pasir besi digunakan untuk menaikkan
kandungan Fe2O3.
Pasir silikat digunakan untuk menaikkan
kandungan SiO2.
3/17/2016
5
Gipsum (CaSO42 H2O)
Berfungsi sebagai bahan retarder atau
bahan memperlambat proses pengerasan
dari semen.
Hilangnya kristal air pada gipsum
menyebabkan hilangnya atau berkurangnya
sifat gipsum sebagai retarder.
Proses Pembuatan
3/17/2016
6
Semen dapat dibuat dengan 2 cara :
Proses Basah
Proses Kering
Perbedaannya hanya terletak pada proses penggilingan dan homogenisasi.
Proses Pembuatan
(lanjut)
1. Penambangan
Bahan tambang berupa batu kapur, batu silika,
tanah liat dan material-material lain yang
mengandung kalsium, silikon, alumunium dan
besi oksida yang diekstarksi menggunakan
drilling dan blasting dari lokasi penambangan
(quarry).
3/17/2016
7
Penambangan batu kapur dilakukan dengan cara :
Pengupasan (stripping), membuang lapisan atas tanah
Pengeboran (drilling), membuat lubang dengan bor untuk tempat
Peledakan (blasting), dengan teknik electrical detonation.
1. Penambangan (lanjut)
Penambangan batu silika tidak membutuhkan peledakan karena batuan silika merupakan butiran yang saling lepas dan tidak terikat satu sama lain.
Penambangan dilakukan dengan menggunakan dozer untuk mendorong batu silika ke tepi tebing dan jatuh di loading area.
1. Penambangan (lanjut)
3/17/2016
8
Penambangan tanah liat dilakukan dengan
pengerukan pada lapisan permukaan tanah
dengan excavator yang diawali dengan
pembuatan jalan dengan sistem selokan
selang-seling (interval drain).
1. Penambangan (lanjut)
Pemecahan bahan hasil
penambangan menjadi
ukuran yang lebih kecil
dengan menggunakan
crusher (mesin pemecah).
Batu kapur dari ukuran
< 1 m → < 50 mm
Batu silika dari ukuran
< 40 cm→ < 200 mm
2. Pemecahan (crushing)
3/17/2016
9
Bahan mentah ditransportasikan dari area
penambangan ke lokasi pabrik untuk diproses
lebih lanjut dengan menggunakan ban berjalan
(belt conveyor).
3. Pengangkutan (conveying)
Proses Basah
Penggilingan dilakukan dalam raw mill dengan penambahan sejumlah air, kemudian dihasilkan slurry dengan kadar air 34-38 %.
Material-material ditambah air diumpankan ke dalam raw mill.
4. Penggilingan (milling)
Karena adanya putaran, material akan bergerak dari satu ruang ke ruang berikutnya.
Pada ruang 1 terjadi proses pemecahan dan ruang berikutnya terjadi gesekan sehingga campuran bahan mentah menjadi slurry.
3/17/2016
10
Proses Kering
Terjadi di Duodan mill yang terdiri dari Drying Chamber, Compartment 1 dan Compartment 2.
Bahan baku dimasukkan bersamaan dengan dialirkannnya gas panas yang berasal dari suspension pre heater dan menara pendingin.
4. Penggilingan (lanjut)
Pada ruang pengering terdapat filter untuk mengangkut dan menaburkan raw material sehingga gas panas dapat berkontaminasi secara merata agar efisiensi dapat tercapai.
Terjadi pemisahan material kasar dan halus dalam separator.
Proses Basah, slurry
dicampur di mixing basin,
kemudian slurry dilairkan
ke tabung koreksi (proses
pengoreksian).
Proses Kering, terjadi di
blending silo dengan
sistem aliran corong.
5. Homogenisasi
3/17/2016
11
Pembakaran untuk pembetukan clinker terjadi di dalam kiln.
Kiln adalah alat berbentuk tabung yang di dalamnya terdapat semburan api.
6. Pembakaran
Kiln digunakan untuk
memaksimalkan efisiensi dari perpindahan panas yang berasal dari bahan bakar.
Pembentukan Klinker
Proses yang terjadi di dalam kiln :
Pengeringan slurry
Pemanasan awal
Kalsinasi
Pemijaran
Pendinginan
Transportasi dan penyimpanan
3/17/2016
12
Pengeringan Slurry
Terjadi pada daerah 1/3 panjang kiln dari inlet
pada temperatur 100 – 500OC, sehingga
terjadi pelepasan air bebas dan air terikat
untuk mendapatkan padatan tanah kering.
Terjadi pada daerah 1/3 setelah panjang kiln
dari inlet. Selama pemanasan tidak terjadi
perubahan berat dari material tetapi hanya
peningkatan suhu yaitu sekitar 600OC dengan
menggunakan pre heater.
Pemanasan Awal
3/17/2016
13
Penguraian kalsium karbonat menjadi
senyawa-senyawa penyusunnya pada suhu
600OC.
Reaksi kimia yang terjadi :
CaCO3 → CaO + CO2
MgCO3 → MgO + CO2
Kalsinasi
Reaksi antara oksida-oksida yang terdapat
dalam material yang membentuk senyawa
hidrolisis yaitu C4A, C3A dan C2S pada suhu
1450OC membentuk clinker.
Pemijaran
3/17/2016
14
Terjadi pendinginan klinker secara
mendadak dengan aliran udara, sehingga
klinker berukuran 1150 - 1250 gr/liter.
klinker yang keluar dari cooler bersuhu 150
– 250OC.
Pendinginan
Klinker kasar yang dihasilkan akan jatuh
kedalam penggilingan untuk dihaluskan.
Kemudian dengan drag chain, klinker yang
telah dihaluskan diangkut menuju silo klinker
atau langsung ke proses cement mill untuk
diproses lebih lanjut menjadi semen.
Transportasi dan
Penyimpanan
3/17/2016
15
Merupakan proses penggilingan akhir dimana
terjadi penghalusan klinker ditambah dengan
5 % gipsum alami atau sintetik. Secara umum
proses ini dapat dibagi menjadi 3 tahapan :
Penggilingan klinker
Pencampuran
Pendinginan
Cement Mill
Keuntungan dan
Kerugian Proses Basah
KEUNTUNGAN
Kadar alkalisis,klorida,dan sulfat tidak menimbulkan gangguan penyempitan dalam saluran material masuk kiln.
Deposit yang tidak homogen tidak berpengaruh karena mudah untuk mencampur dan mengoreksinya.
Pencampuran dan koreksi slurry lebih mudah karena berupa larutan.
Fluktuasi kadar air tidak berpengaruh pada proses.
KERUGIAN
Proses basah baik digunakan hanya bila kadar air bahan bakunya cukup tinggi
Pada waktu pembakaran memerlukan banyak panas, sehingga konsumsi bahan bakar lebih banyak
Kiln yang dipakai lebih panjang karena proses pengeringan yang terjadi dalam kiln menggunakan 22 % panjang kiln.
3/17/2016
16
KEUNTUNGAN
Kiln yang digunakan relatif pendek
Kebutuhan panas lebih rendah
KERUGIAN
Rata-rata kapasitas kiln lebih besar
Fluktuasi kadar air menganggu operasi, karena material lengket di inlet kiln
Terjadi penebalan atau penyempitan pada saluran pipa kiln.
Keuntungan dan
Kerugian Proses Kering
Polution Controlling Device
Polusi yang dihasilkan berupa polusi udara dalam bentuk :
Debu
Sisa pembakaran tidak sempurna (CO)
Pemisahan debu :
Filtrasi (Fabric Filter)
Electrostatic (Precipitator)
CO
Penggunaan catalytic converter (mengoksidasi CO menjadi CO2)
3/17/2016
17
Hasil Akhir
Semen Portland (PC)
Semen Portland Pozzolan (PPC)
Semen campuran yang menggunakan pozzolan sebagai bahan tambah pada campuran terak dan gips dalam proses penggilingan akhir.
Sesuai untuk pengecoran beton massa, dam, irigasi, bangunan tepi laut atau rawa, yang memerlukan ketahanan sulfat dan panas hidrasi sedang.
Jenis-Jenis Semen
1. Sement Portland
a. Sement Portland Type I (Ordinary Portland Cement), dipakai untuk keperluan konstruksi bangunan biasa yang tidak memerlukan persyaratan khusus, seperti bangunan rumah pemukiman, gedung-gedung sekolah dan perkantoran, bangunan pabrik, gedung bertingkat dan sebagainya.
3/17/2016
18
b. Semen Portland Type II (Moderate Heat
Cement), dipakai untuk keperluan beton
yang memerlukan ketahanan sulfat atau
panas hidrasi sedang. Biasanya semen ini
digunakan untuk bangunan pinggir laut
(pelabuhan), aliran irigasi, landasan
jembatan, bangunan di bekas tanah rawa,
beton massa untuk dam dan bendungan.
Jenis-Jenis Semen (lanjut)
c. Semen Portland Type III (High Early
Strength Cement), dipakai untuk konstruksi
bangunan yang memerlukan kekuatan
tekan tinggi pada fase permulaan setelah
pengikatan terjadi. Biasanya digunakan
untuk daerah yang bersuhu dingin,
bangunan bertingkat, dan bangunan dalam
air yang tidak memerlukan ketahanan
terhadap sulfat.
Jenis-Jenis Semen (lanjut)
3/17/2016
19
d. Semen Portland Type IV (Low Heat
Cement), penggunaanya memerlukan
panas hidrasi rendah karena mengandung
C4A dan C2S lebih banyak. Pengerasan
dan perkembangan kekuatanya lambat,
digunakan untuk bangunan di daerah
panas, pembuatan beton atau konstruksi
berdimensi tebal.
Jenis-Jenis Semen (lanjut)
e. Semen Portland Type V (Sulfate
Resistance Cement), semen portland
dengan daya tahan sulfat yang tinggi
termasuk tahan terhadap larutan garam
sulfat dalam air. Digunakan untuk
bangunan yang berhubungan dengan air
laut, air buangan industri, bangunan yang
pengaruh gas atau uap kimia yang agresif
dan bangunan yang selalu berhubungan
dengan air panas.
Jenis-Jenis Semen (lanjut)
3/17/2016
20
2. Oil Well Cement (OWC) Class G-HSR
OWC atau semen sumur minyak digunakan
untuk pembuatan lapisan sumur minyak
yang dalam dan untuk menyumbat sumur
setelah dibor. Semen ini terbagi menjadi tiga
kelas (class), yaitu class A, B, C dan G.
Jenis-Jenis Semen (lanjut)
1. Class A, digunakan untuk kedalaman 1830 m.
2. Class B, digunakan untuk kedalaman 1830 m, dengan ketahanan terhadap sulfat tingkat menengah dan tinggi.
3. Class C, untuk kedalaman 1830 m, dengan ketahanan awal yang tinggi dan ketahanan sulfat tingkat menengah dan tinggi.
4. Class G, untuk kedalaman 2440 m, sering disebut juga dengan basic OWC karena adanya penembahan aditif sehingga dapat digunakan untuk berbagai kedalaman.
Jenis-Jenis Semen (lanjut)
3/17/2016
21
3. Sement Portland Campur (Mixed
Portland Cement)
Semen ini sering disebut juga Super
Masonry Cement. Digunakan untuk
konstruksi ringan, sedang, untuk plesteran,
pemasangan bata dan bahan bangunan.
Jenis-Jenis Semen (lanjut)
4. Masonry Cement Type M, S, N
Semen ini terdiri dari campuran Portland
atau blended cement dengan bahan plastis
(seperti limestone, hydaulic lime) dan
bahan lain untuk meningkatkan salah satu
karakteristik bahan (material properties).
Tipe N : normal (strong)
Tipe S : super (stronger)
Tipe M : mighty (strongest)
Jenis-Jenis Semen (lanjut)
3/17/2016
22
5. Semen Portland Putih (White Portland
Cement)
Semen portland putih atau WPC dapat
digunakan untuk plamir tembok, pembuatan
tekel/traso, pemasangan keramik, tegel dan
marmer. Semen jenis ini mudah diberi
warna sesuai keinginan.
Jenis-Jenis Semen (lanjut)
6. Semen Portland Komposite (Portland Composite Cement)
Penggunaan PCC (Portland Composite Cement) pada umumnya sama dengan Semen Portland Jenis I
PCC mempunyai panas hidrasi yang lebih rendah dibandingkan dengan Semen Portland Jenis I, sehingga pengerjaannya akan lebih mudah dan menghasilkan permukaan beton/plester yang lebih rapat dan lebih halus.
Jenis-Jenis Semen (lanjut)
3/17/2016
23
Standard
No. SNI Jenis
SNI 15-0129-2004 Semen portland putih
SNI 15-0302-2004 Semen portland pozolan/ Portland Pozzolan
Cement (PPC)
SNI 15-2049-2004 Semen portland biasa/Ordinary Portland
Cement (OPC)
SNI 15-3500-2004 Semen portland campur
SNI 15-3758-2004 Semen masonry
SNI 15-7064-2004 Semen portland komposit
API Spec 10A Class G-HSR Semen sumur minyak (OWC)
Thanks for the attention and
Success for your study!